Рассмотрены причины возникновения и усиления дефицита пресной воды, показано, что в середине третьего десятилетия XXI в. этот дефицит неизбежно примет глобальные масштабы и вызовет структурную перестройку мировой экономики. На мировом рынке будут ускоренно развиваться секторы водоемкой продукции, водосберегающих и водоохранных технологий, в то время как рынки воды останутся, в основном, бассейновыми из-за резкого скачка затрат на транспортировку воды при пересечении границ бассейнов. В России имеются колоссальные ресурсы пресной воды, использование которых позволит развить до экспортных масштабов производство различных видов водоемкой продукции и не только ответить на потребность мирового сообщества, но и обеспечить качественный экономический рост в стране.

The author considers reasons of emergence and strengthening of the deficiency of sweet water, it is shown that in the middle of the third decade of the 21st century this deficiency will inevitably increase in global scales and will cause restructuring of the world economy. Sectors of wet industry, water-efficient and water-protecting technologies will be increasingly developed in the world market while the markets of water will remain generally basinal because of sharp leap in costs for transportation of water when crossing the borders of basins. There are enormous resources of sweet water in Russia which use will allow to develop production of different types of wet industry to export scales and not only to satisfy the requirements of the world community, but also to provide high-quality economic growth in the country.

1. Введение

Дефицит пресной воды - явление, знакомое человечеству с древней­ших времен. Не раз он становился причиной кризисов и социальных катастроф. В традиционном обществе дефицит воды случался в локальных масштабах, и обусловленные им кризисы тоже оставались локальными. Но по мере развития человечества увеличивались масштабы и вододефицита, и кризисов. Именно водный кризис, обусловленный последствиями грандиозных работ по гидромелиорации (а именно – вторичным засолением почвы), стал причиной гибели цивилизации Древнего Двуречья. Аналогичные проявления неумелого водопользования привели к экономическому ослаблению Карфагена, последовавшему затем его поражению в войнах с Римом и фактическому исчезновению с карты Древнего Средиземноморья. В наши дни водный кризис приобретает глобальные масштабы.

Недопустимо высокий водозабор из многих рек, а также подземных источников обусловливает из­менение режима водных объектов, чему способствуют также угнетение и преобразование естественных эко­систем на водосборах и строительство всевозможных гидротехнических сооружений. Все­мир­ная комиссия по воде (World Commission on Water) констатировала, что бо­лее половины крупных рек мира «серьезно истощены и загрязнены, деградируют и отравляют окружающие их экосистемы, угрожая здоровью и жизнеобеспечению зависящего от них населения» .

К 1950 г. в мире было построено 5 тысяч плотин высотой более 15 м. Сейчас таких плотин более 45 тысяч. В последние полвека создавалось в среднем по две плотины в день. Однако возможности крупномасштабного гидротехнического строительства, отвечающего критериям экономической целесообразности, в Европе и США практически уже исчерпаны – именно этим, а не экологическими ограничениями, как нередко объявляется, следует объяснить весьма заметный спад такой деятельности в указанных регионах в последние годы. В развивающихся странах уровень использования гидропотенциала, естественно, заметно ниже, соответственно, больше возможностей возведения крупных гидротехнических сооружений. Спад крупномасштабного гидростроительства в Европе и Северной Америке объясняется тем, что там осталось совсем мало гидроресурсов, которые еще не вовлечены в хозяйство (а во Франции и ряде других стран Западной Европы их почти совсем не осталось). В Азии, Африке и Южной Америке неиспользуемых ресурсов много, там причина замедления гидростроительства другая: недостаток капитальных вложений. Потребности промышленных анклавов, контролируемых транснациональными корпорациями, удовлетворены, а внутренние потребности развивающихся стран богатых инвесторов не интересуют. Подчеркнем, что расширение водопользования требует взвешенных решений, иначе оно может привести к крайне негативным последствиям.

Таким образом, мировые резервы пресной воды, которые могли бы с приемлемыми затратами быть вовлечены в экономику, близки к исчерпанию. Между тем рост населения мира будет продолжаться еще по крайней мере полвека, хотя и с уменьшающимися темпами. Однако не только дополнительное население обусловит рост потребности в воде. Не менее важно, что этот рост поддерживается стремлением населения всех стран, а прежде всего – развивающихся, к улучшению качества жизни, невозможному без решения водохозяйственных проблем.

4. Альтернатива экстенсивному росту водопотребления

Экономическое процветание развитых стран в значительной степени обусловлено умелым использованием эффекта масштаба, когда отдача каждой следующей единицы затрат увеличивается с ростом объемов производства. Причины, формирующие возможность эффекта масштаба, действуют в обрабатывающей промышленности, особенно в массовом производстве и высокотехнологичных отраслях. В водопользовании, эксплуатации минеральных и биологических ресурсов, землепользовании подобные причины перекрываются иными факторами – действует закон убывающей эффективности . Затраты на транспортировку воды в масштабах ее промышленного, хозяйственно-питьевого и сельскохозяйственного применения (в км 3) претерпевают резкий скачок при пересечении границ бассейна .

Подчеркнем, что речь идет о промышленном и сельскохозяйственном использовании пресной воды. Представление о масштабах потребностей различных производств в воде дают несколько примеров. Теплоэлектростанция мощностью 1 млн кВт потребляет более 1 км 3 воды в год, АЭС той же мощности – не менее 1,5 км 3 воды в год. Средний расход воды на производство 1 т стали составляет около 20 м 3 , 1 т бумаги – 200 м 3 , 1 т химического волокна – более 4000 м 3 .

Импорт 1 т зерна эквивалентен импорту 1000 м 3 воды. Решающим обстоятельством для формирования потоков сельскохозяйственной продукции на мировом рынке становится дефицит воды. По водоемкости производства ввоз продуктов питания в Северную Африку и на Ближний Восток эквивалентен годовому стоку реки Нил. Необходим второй Нил – в определенном смысле виртуальный, чтобы накормить население этого региона при нынешних технологиях производства продуктов питания .

Утверждение о резком скачке затрат на транспортировку воды при пересечении границ бассейна справедливо именно для крупномасштабного водопользования, типичного для промышленности и сельского хозяйства. Часто повторяемая констатация, что бутылка воды стоит дороже, чем бутылка бензина, и предположение, что перевозить ее можно теми же способами, справедливы не столько для воды, сколько для бутылок. Отмеченный ценовой феномен указывает прежде всего на то, какие уродливые формы принимает подчас удовлетворение навязанных потребностей в современном обществе потребления. К решению проблемы глобального дефицита пресной воды это отношения не имеет.

Скачок транспортных затрат – главная причина, из-за которой водой нельзя торговать так, как торгуют нефтью. Рынки воды за весьма редкими исключениями всегда будут не более чем бассейновыми (имеются в виду, естественно, крупные бассейны), так что смягчение дефицита воды в странах, где он уже имеет место и будет все больше усиливаться, возможно либо за счет широкомасштабного применения водосберегающих технологий, либо благодаря отказу от производства водоемкой продукции и замещению ее импортом (либо в результате изменения системы конечного потребления, но эта возможность находится за рамками нашего анализа).

По оценкам, затраты на развитие водного хозяйства в соответствии со стратегией «as usual» («как обычно», то есть продолжая на экстенсивной основе устоявшиеся тенденции) для водоснабжения, канализации, водоочистки, сельского хозяйства и охраны окружающей среды составят ежегодно 180 млрд долларов США до 2025 г. (в предположении, что крупномасштабные переброски стока не будут реализовываться). Эта колоссальная величина может быть сокращена на порядок – до 10–25 млрд долларов в год для последующих 20 лет, если широко применять интенсивные технологии . Дело, конечно, не только в сокращении затрат, но и в том, что эти технологии обеспечивают уменьшение объема используемой воды и улучшение ее качества в природных источниках за счет снижения антропогенного воздействия на них и их водосборы, не дестабилизируют водопотребление в долгосрочном аспекте, а наоборот, способствуют его устойчивости.

Каковы резервы экономии воды при переходе к интенсивным технологиям водопользования, можно судить по нескольким примерам. В 2000 г. удельная водоемкость экономики в м 3 /год на 1 доллар ВВП составляла: в России – 0,3 м 3 /год, в Швеции – 0,012 м 3 /год, в Великобритании – 0,007 м 3 /год, в Белоруссии – 0,22 м 3 /год. Относительно уровня 1990 г. удельная водоемкость экономики России выросла в два раза, Швеции – осталась на том же уровне, а Великобритании – в два раза уменьшилась (ни одна из этих стран не относится к вододефицитным) .

На мировом рынке сектор технологий интенсивного водопользования – водоэффективных, водосберегающих и водоохранных – будет все активнее развиваться и расширяться по мере усиления глобального вододефицита. Эти технологии основаны на использовании широкого спектра веществ «высокой химии» и управляющих информационно-вычислительных систем, продавцами здесь будут развитые страны, обладатели патентов, лицензий, «ноу-хау» и прочей интеллектуальной собственности, квалифицированных кадров, передовых высокоэффективных производств. В дополняющем его секторе водоемкой продукции продавцами могут выступать только страны, имеющие водные ресурсы в избытке по сравнению со своими внутренними потребностями. К ним принадлежит и Россия, уступающая лишь Бразилии по водообеспеченности.

Деградация малых рек, недопустимое загрязнение крупных рек и особенно их притоков – явления, характерные для всех регионов России с развитой промышленностью и относительно высокой плотностью населения. Наша практика показывает, что и весьма значительные по объему водные ресурсы можно довести до деградации, если нерачительно их использовать, пренебрегать элементарными правилами охраны вод, экологическими и гидрологическими требованиями – сбрасывать без достаточной очистки огромные массы стоков, бессистемно бурить скважины для эксплуатации подземных вод, варварски вырубать лес на водосборе, неграмотно проектировать и строить дороги и ГТС, захламлять земли в речных бассейнах и т. д. Если в европейской части России уровень использования гидропотенциала в хозяйстве (порядка 80–90 %) примерно такой же, как в развитых странах, то азиатская часть нашей страны по этому показателю скорее напоминает развивающиеся страны (35–50 %). Было бы катастрофой, если бы массовое хозяйственное освоение водных богатств к востоку от Урала в будущем произошло в таких же антиэкологических (да и антиэкономических) формах, как состоялось в прошлом к западу от него. Вовлечение водных ресурсов в экономику должно происходить только в таких формах и объемах, при которых гарантируется устойчивость водопользования, сохранение в полной мере свойства их возобновимости.

Подчеркнем, что рынок водоемкой продукции – это рынок продукции, а не сырья. Для эффективного участия страны в качестве продавца на этом рынке одних запасов природного ресурса мало – необходимо и использующее его производство, не только добыча и транспортировка сырья. Используемый ресурс – прес-ная вода – воспроизводимый, неиссякающий (естественно, при выполнении водоохранных правил, соблюдении гидрологических и экологических норм эксплуатации). Кроме того, это ресурс, в принципе не заменимый никаким другим, его субституты могут составлять ему конкуренцию лишь до определенного природообусловленного предела, поскольку сама жизнь основана на «мокрых» технологиях, и нижний предел использования воды (прямого и опосредованного, через пищу и т. п.) положен человеку как биологическому организму, независимо от уровня его экономического и социального развития.

5. Глобальный водный кризис и перспективы российской экономики

Каковы перспективы выхода России на рынок водоемкой продукции? Для промышленности они, несомненно, очень высоки. К весьма водоемким отраслям относятся все основные подотрасли электроэнергетики , и Россия имеет здесь весьма солидный технологический опыт и научный задел. Конечно, значительная часть оборудования на наших теплоэлектростанциях морально устарела и физически изношена, но перспектива экспорта электроэнергии может послужить стимулом для обновления. Россия имеет колоссальные запасы угля, и весьма вероятно, что до появления принципиально новых способов производства электричества они будут востребованы. Естественно, расширение использования угля требует перехода к технологиям, обеспечивающим радикальное сокращение негативного воздействия на окружающую среду. Кстати, нет сомнений в том, что и ожидаемые новые электропроизводящие технологии будут весьма водоемкими. Вода в значительных количествах необходима для металлургического производства , а СССР 20 лет назад был мировым лидером по объемным показателям выплавки стали и ряда цветных металлов. Исключительно водоемкими являются нефтеоргсинтез, химия полимеров , и, опять-таки, эта отрасль представлена в России как промышленными предприятиями, так и научными коллективами, способными вывести ее на высокий уровень эффективности. Существенным обстоятельством является и то, что продукция данной отрасли используется при производстве технологий интенсивного водопользования (полимерные трубы, фильтры и пр.). Это может стать стартовой площадкой для прорыва и на рынок высоких технологий этого профиля. Еще одна водоемкая отрасль промышленности – целлюлозно-бумажная, традиционная для нашей экономики, прекрасно обеспечена в России не только водой, но и основным для нее видом сырья – древесиной.

В исследованиях проблем дефицита воды, однако, внимание обычно акцентируется на продукции не промышленности, а сельского хозяйства . На первый взгляд, здесь не найти особенно радужных перспектив для России. Холодный климат, бегство молодежи из села, обезлюдевшие деревни, массовый алкоголизм среди остатков не только мужского, но и женского сельского населения, утрата традиций ведения сельского хозяйства – все это хорошо известные и весьма негативные внутренние обстоятельства. К ним добавляется такой весьма существенный внешний фактор, как заниженные цены на сельскохозяйственную продукцию на мировом рынке. Тем не менее, острота неизбежного глобального водного кризиса заставляет внимательно рассмотреть и это направление.

Заниженные мировые цены на продукты питания – результат хорошо спланированной и реализованной политики развитых стран. В данный момент такие цены еще выгодны для них, как были выгодны заниженные цены на нефть в 1950– 1960-е годы. Так будет не всегда. Как только в глобальном масштабе станет ощущаться недостаток продовольствия (именно в глобальном масштабе, а не в отдельных странах вследствие неурожаев или иных относительно случайных обстоятельств), и это станет фактором международной нестабильности, причиной активизации терроризма и т. п., цены на сельскохозяйственную продукцию начнут расти. Значимость сурового климата часто переоценивается. Конечно, даже в условиях глобального потепления России не стоит надеяться стать экспортером, например, хлопчатника. Однако когда-то наша страна была главным экспортером зерна в мире, и это – лучшее доказательство того, что по природным условиям она может играть на рынке продовольствия далеко не последнюю роль и сегодня. Речь идет не о том, чтобы сеять пшеницу в бассейнах Яны или Индигирки. Надо использовать ту огромную (например, по западноевропейским масштабам) территорию, где у нас вполне приемлемые условия для сельского хозяйства. Таких урожаев и надоев, как во Франции или Нидерландах, у нас, скорее всего, не будет, но ведь по затратам на добычу и доставку внешнему покупателю наша нефть тоже примерно в восемь раз дороже, чем в Кувейте. Наконец, социальные и демографические факторы в российской деревне – это проблемы, которые необходимо решить независимо от того, что мы собираемся делать на внешнем рынке. Возможно, что одним из решающих моментов здесь должна стать миграционная политика. Так или иначе, но без возрождения сельского хозяйства у России нет будущего.

В настоящее время основой экономики Российской Федерации является топливная промышленность, база для ее развития – весьма значительные запасы минерального сырья, имеющиеся в стране. Однако эти запасы – невоспроизводимый ресурс, со временем он неизбежно иссякнет. Истощение запасов нефти, представляющей собой главную статью российского экспорта и определяющей основные источники дохода бюджета, прогнозируется через 25–30 лет. Однако с 1990-х годов геологоразведка не компенсирует в полной мере отработку эксплуатируемых месторождений вновь открываемыми. Принимая во внимание это обстоятельство, некоторые аналитики (а также министр природных ресурсов Российской Федерации Ю. П. Трутнев) прогнозируют истощение российских запасов нефти примерно через 15 лет. Во всяком случае, указывают именно этот срок, когда пытаются обосновать необходимость существенного улучшения работы геологоразведки и соответствующего увеличения ассигнований на нее.

Запасы природного газа истощатся позже, но вряд ли стоит рассчитывать на то, что с помощью этого вида углеводородного сырья удастся заделать все бреши в хозяйстве, которые возникнут из-за истощения запасов нефти. Очевидно, что расширение добычи газа неизбежно ускорит иссякание и этого источника.

Однако даже если истощение запасов нефти и природного газа в России произойдет существенно позднее, нашей экономике все равно необходимо преодолеть чрезмерную зависимость от рынка энергоресурсов, диверсифицировать экспортное производство, развивая перерабатывающие отрасли.

В рассуждениях о будущем российской экономики обычно слышатся призывы к рывку в постиндустриальный мир, к переходу от сырьевого хозяйства к высокотехнологичному. Для такого перехода имеются важные предпосылки, но нельзя игнорировать и весьма серьезные препятствия. По удельным экономическим показателям наша страна существенно отстает от развитых стран. У нас неблагоприятная демографическая ситуация, ее радикальное изменение требует длительного времени. Положение усугубляется потерями интеллектуальных ресурсов из-за «утечки мозгов», и хотя в последние годы она заметно замедлилась, но уже понесенные утраты весьма значительны. Недостаток финансирования российской науки в течение более чем полутора десятилетий снизил как ее результативность, так и потенциал. Эти долгосрочные факторы будут остро сказываться именно в тот период, который будет ключевым для перехода к высоким технологиям. Поэтому маловероятно, что Россия сможет в течение двух-трех десятилетий преодолеть научно-техническое отставание от развитых стран по всему спектру высокотехнологичной продукции. Следовательно, необходимо выбрать приоритетные направления экономического развития, исходя из объективных преимуществ, которыми располагает страна. Представляется, что главное преимущество России в «постнефтяной» период – водные ресурсы.

Вода – не единственный воспроизводимый ресурс, так что напрашивается вопрос: не применимы ли рассуждения о воде, пусть с теми или иными модификациями, к другим воспроизводимым ресурсам? Первое, о чем вспоминают в этой связи, – лес . Россия – самое богатое лесом государство мира (как и в случае с прес-ной водой, обладает почти четвертью мировых запасов). Несомненно, в будущем лесная и, особенно, лесоперерабатывающая промышленность должны занимать существенно более значимое место в экономике России, чем сейчас. Однако в отличие от пресной воды кризисной ситуации с древесиной в мире нет и не прогнозируется. Кризис, несомненно, имеет место, если говорить о сохранности и биосферных функциях лесных экосистем (человек вырубил уже около 40 % лесов на планете), но это – совсем другой сюжет, во всяком случае, не предполагающий увеличения лесозаготовок. Далее. древесина вполне заменима в большинстве сфер ее применения синтетическими материалами и/или металлами, а ее использование как источника энергии сближает лесное хозяйство с сельским, поскольку основано на использовании быстрорастущих пород (типа североамериканской сосны), высаживаемых на лесных плантациях. В этом случае мы опять возвращаемся к воде как необходимому фактору производства. Что касается иных «природных» биологических ресурсов, то трудно ожидать, что по значению для мировой экономики они приблизятся к водоемкой продукции. Исключение составляет марикультура, но, во-первых, это, по-видимому, более далекая перспектива (имея в виду массовое производство), чем здесь рассматривается, во-вторых, при весьма протяженной береговой линии для России характерны два фактора, существенно осложняющих развитие этого производства: первый – подавляющая часть наших морей – холодные воды Северного Ледовитого океана; второй – эти регионы почти не имеют населения.

Перестройка структуры мировой экономики под давлением угрозы глобального водного кризиса формирует исключительно благоприятные условия для водообеспеченных стран, поскольку неизбежен рост спроса и цен на водоемкую продукцию. Экспортеры водоемкой продукции окажутся в положении, аналогичном тому, которое обеспечивает благоденствие нынешних экспортеров нефти. Воспользоваться этим шансом можно будет только при условии серьезной подготовки к развитию экспортных водоемких производств.

Одна из стратегических задач управления развитием российской экономики состоит в том, чтобы определить, какие отрасли наиболее перспективны в этом аспекте, создать благоприятные условия для их развития, синхронизированного с ожидаемыми неизбежными сдвигами на мировом рынке. Вполне вероятно, что именно производство водоемкой продукции станет доминирующим направлением для российской экономики в «постнефтяной» период. Эти отрасли и должны стать «заказчиками» на высокие технологии, специалистов, инфраструктуру и пр. В связи с этим весьма ответственными представляются задачи водохозяйственного комплекса страны (ВХК); в него включаются, с одной стороны, водное хозяйство как инфраструктурная и ресурсообеспечивающая отрасль, с другой – все основные отрасли-водопользователи. ВХК будет принадлежать одна из главных ролей в обеспечении устойчивости развития экономики страны. В свою очередь, водное хозяйство должно будет обеспечить, во-первых, устойчивое водопользование, во-вторых, неистощимость эксплуатации водных ресурсов, их гарантированное воспроизводство, сохранение природных механизмов, их адекватное возобновление.

Сейчас большое внимание уделяется вопросам энергетической безопасности (в различных аспектах). В условиях глобального водного кризиса на первый план выйдет водная безопасность. Мировое сообщество будет трактовать ее как такое распределение воды и водоемкой продукции, при котором не возникает угрозы мировой стабильности по причине водных войн, водного терроризма и т. п. Соответственно, мировое сообщество будет заинтересованно следить за эффективностью и полнотой использования водных ресурсов там, где они имеются. Поэтому трактовка водной безопасности на национальном уровне будет предполагать, во-первых, удовлетворение потребностей экономики страны в водных ресурсах и, во-вторых, соответствие потребностям мирового сообщества в эффективном использовании избыточных для национальной экономики водных ресурсов. Здесь нет противоречия между интересами мирового сообщества и национальными интересами, поскольку для страны выгодно эффективно и устойчиво использовать свои ресурсы, продавать водоемкую продукцию на мировом рынке по ценам, обеспечивающим как минимум нормальную прибыль. Реальное противоречие в другом: между интересами страны и способностью ее элиты (хозяйственной, административной, политической) обеспечить адекватное соблюдение этих интересов.

Проблема выбора стратегии развития российской экономики в «постнефтяном» периоде в научной постановке не рассматривается ни в отечественной, ни в мировой литературе. Не изучалась также роль водных ресурсов как структурообразующего фактора для реального сектора народного хозяйства России. Задачи водного хозяйства не ставились и не анализировались для условий, когда оно оказывается центральной ресурсообеспечивающей отраслью. Возможности развития производства водоемкой продукции в России практически не исследовались в общей народнохозяйственной постановке, хотя известны работы по отдельным отраслям (гидроэлектроэнергетика, отчасти орошаемое земледелие) в частных постановках. Системную, широкомасштабную, много- и междисциплинарную научную проработку этих проблем нельзя откладывать до времени, когда глобальный водный кризис из прогнозируемого превратится в реальный, к ней необходимо приступить уже сейчас.

Глобальная экологическая перспектива 3. – М.: ИнтерДиалект, 2002; Вода для людей, вода для жизни. Доклад ООН о состоянии водных ресурсов мира. Обзор (Программа оценки водных ресурсов мира). – М., 2003. (Global ecological prospect 3. – Moscow: Inter Dialect, 2002; Water for people, water for life. The World Water Development Report of the UN. Review (A program of the assessment of water resources of the world). – Moscow, 2003).

Rodda, G. On the problems of assessing the World water resources // Geosci and water resource environment data model. – Berlin: Heidelberg, 1997. – P. 14–32.

Более точное определение, а также анализ альтернативных вариантов см., например, в экологическом энциклопедическом словаре. – М.: Ноосфера, 2002. (More exact definition, and also the analysis of alternative variants see, for example, in the Ecological Encyclopedic Dictionary. – Moscow: Noosphere, 2002).

Данилов-Данильян, В. И. Устойчивое развитие (теорети­ко-ме­тодо­логи­че­скийанализ) // Экономика и математические методы. – Т. 39. – вып. 2. – 2003. (Danilov-Danilyan, V. I. Sustainable development (theoretic and methodological analysis) // Economy and mathematical methods. – Vol. 39. – Issue 2. – 2003).

Gleick, P. H.Global freshwater resources: soft-path solutions for the 21th century // Science. – 2003. –302, № 5650. – P. 1524–1527.

Конопляник, Ал. А. Концепция «виртуальной воды» (рукопись). – 2006. (Konoplyanik, A. A. The concept of ‘virtual water’ (a manuscript). – 2006).

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

МЕДИКО-СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Общей гигиены

Зав. Кафедры проф., д.м.н. В. М. Глиненко

РЕФЕРАТ

на тему:

" Экологическая проблема:

загрязнение воды "

Выполнила: студентка 3 курса

Фетисова А.А.

Проверила: Дулина Т. Р.

Москва 2012 г.

Экологическая проблема: загрязнение воды.

Введение.

Источники загрязнения пресных вод

Загрязнение воды:

1. грунтовые воды;

   загрязнение подземных вод;

   загрязнение поверхностных вод.

Влияние загрязненной питьевой воды на организм

Состав сточных вод и основные методы их очистки.

Цели по экологии водных ресурсов.

Список используемой литературы.

Введение

Одна из главных экологических проблем человечества - качество питьевой воды, которая напрямую связана с состоянием здоровья населения, экологической чистотой продуктов питания, с разрешением проблем медицинского и социального характера.

По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) - 85% всех заболеваний в мире передается водой. Ежегодно 25 миллионов человек умирает от этих заболеваний.

ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗЕНИЯ ПРЕСНЫХ ВОД

Загрязнители попадают в пресную воду различными путями: в результате несчастных случаев, намеренных сбросов отходов, проливов и утечек.

Крупнейший потенциальный источник загрязнения - фермерские хозяйства, занимающие в Англии и Уэльсе почти 80 % земель. Часть покрывающего почву необработанного навоза животных проникает в источники пресной воды.

Кроме того, фермеры Англии и Уэльса ежегодно вносят в почву 2,5 млн тонн азота, фосфора и калия, и часть этих удобрений попадает в пресную воду. Некоторые из них - стойкие органические соединения, проникающие в пищевые цепи и вызывающие экологические проблемы. Сегодня в Великобритании свёртывают производство хлорорганических соединений, выпускаемых в больших количествах в 1950-е гг.

Всё большую угрозу для пресноводных водоёмов представляют стоки, сбрасываемые рыбоводческими хозяйствами, ввиду широкого применения ими фармацевтических средств борьбы с болезнями рыб.

Быстрое загрязнение подземных вод вокруг городов. Источник - возрастающее число загрязнённых скважин вследствие неправильной эксплуатации.

Лесные хозяйства и открытый дренаж - источники большого количества веществ, попадающих в пресную воду, в первую очередь железа, алюминия и кадмия. С ростом деревьев кислотность лесной почвы увеличивается, и проливные дожди образуют очень кислые стоки, губительные для живой природы.

Попав в реку, навозная жижа может стать причиной серьёзной экологической катастрофы, так как её концентрация в 100 раз больше, чем у сточных вод, обработанных на очистных сооружениях.

Атмосферное загрязнение пресной воды особенно пагубно. Есть два вида таких загрязнителей: грубодисперсные (зола, сажа, пыль и капельки жидкости) и газы (сернистый газ и двуокись азота). Все они - продукты промышленной или с/х деятельности. Когда в дождевой капле эти газы соединяются с водой, образуются концентрированные кислоты - серная и азотная

Грунтовые воды

Значительная часть выпадающей дождевой воды, а также талая вода, просачивается в почву. Там она растворяет содержащиеся в почвенном слое органические вещества и насыщается кислородом. Глубже находятся песчаные, глинистые, известняковые слои. В них органические вещества по большей части отфильтровываются, но вода начинает насыщаться солями и микроэлементами. В общем случае, на качество грунтовых вод влияют несколько факторов:

качество дождевой воды (кислотность, насыщенность солями и т.д.);

качество воды в подводном резервуаре (возраст такой воды может достигать десятков тысяч лет);

характер слоев, через которые проходит вода;

геологическая природа водоносного слоя.

В наиболее значительных количествах в грунтовых водах содержаться, как правило, кальций, магний, натрий, калий, железо и в меньшей степени марганец (катионы). Вместе с распространенными в воде анионами - карбонатами, гидрокарбонатами, сульфатами и хлоридами - они образуют соли. Концентрация солей зависит от глубины. В наиболее "старых" глубоких водах концентрации солей настолько велика, что они обладают явственно солоноватым вкусом. К этому типу относятся большинство известных минеральных вод. Наиболее качественную воду получают из известняковых слоев, но глубина их залегания может быть достаточно большой и добуриться до них - удовольствие не из дешевых. Грунтовые воды характеризуются достаточно высокой минерализацией, жесткостью, низким содержанием органики и практически полным отсутствием микроорганизмов.

Загрязнение подземных вод

Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды. В целом состояние подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.

Подземные воды (особенно верхних, неглубоко залегающих, водоносных горизонтов) вслед за другими элементами окружающей среды испытывают загрязняющее влияние хозяйственной деятельности человека. Подземные воды страдают от загрязнений нефтяных промыслов, предприятий горнодобывающей промышленности, полей фильтрации, шламонакопителей и отвалов металлургических заводов, хранилищ химических отходов и удобрений, свалок, животноводческих комплексов, не канализированных населенных пунктов. Происходит ухудшение качества воды в результате подтягивания некондиционных природных вод при нарушении режима эксплуатации водозаборов. Площади очагов загрязнения подземных вод достигают сотен квадратных километров.

Из загрязняющих подземные воды веществ преобладают: нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота.

Перечень веществ контролируемых в подземных водах не регламентирован, поэтому нельзя составить точную картину о загрязнении подземных вод.

Загрязнение поверхностных вод

Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем загрязненности (более 10 ПДК) и числа случаев экстремально высокого содержания (Свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ в водных объектах.

Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояние достигло опасного уровня для здоровья человека. Службы санитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечают высокое загрязнение поверхностных вод.

Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе и в Новосибирске. В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.

Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК - 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л.

Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных водах являются фенолы, легко окисляемые органические вещества, соединения меди, цинка, а в отдельных регионах страны - аммонийный и нитридный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, метил меркаптан, формальдегид и др. Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий.

Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.

Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме. Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным для существования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает».

Современный уровень очистки сточных вод таков, что даже в водах, прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатов достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов.

Эвтрофизация - обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост фитопланктона. От этого вода мутнеет, гибнут бентосные растения, сокращается концентрация растворенного кислорода, задыхаются обитающие на глубине рыбы и моллюски.

Во многих водных объектах концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК, установленные санитарными и рыбоохранными правилами.

Наиболее опасными загрязнениями поверхностных вод является загрязнения сточными водами…

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ НА ОРГАНИЗМ

Эксперты Всемирной организации здравоохранения установили, что очень многих болезней и смертей можно было бы избежать благодаря единственному недорогому средству – обеспечению населения чистой питьевой водой.

Какую же питьевую воду можно назвать биологически (физиологически) полноценной? Очевидно, что, с одной стороны, концентрация химических компонентов такой воды не должна превышать предельно-допустимых норм. С другой стороны, для ряда химических соединений есть и нижний порог безопасности. Постоянное употребление воды с дефицитом кальция, магния, углекислоты, йода, фтора также неблагоприятно влияет на организм и влечёт развитие различных болезней. Например, дефицит фтора ведёт к развитию кариеса, а недостаток йода способствует возникновению заболеваний щитовидной железы.

За последние несколько десятилетий проблема загрязнения водных источников (озер, рек, грунтовых вод) стала очень острой. Загрязнение воды ядохимикатами с трудом выявляется из-за низкой концентрации. Вредные вещества способны накапливаться в организме, вызывая самые разные заболевания вплоть до рака. К ядохимикатам, в первую очередь, относятся тяжелые металлы – свинец, олово, мышьяк, кадмий, ртуть, хром, медь, цинк. Ионы металлов растворяются в воде и, таким образом, попадают в организм и действуют на ферменты, подавляя их активность, вызывая тяжелые неврологические последствия. Умеренная отсталость развивается под влиянием отравления свинцом, а психические аномалии и врожденные уродства возникают при ртутных отравлениях.

Тяжёлые металлы опасны тем, что способны к биоаккумуляции. Поступая вместе с пищей и жидкостями, металлы удерживаются и накапливаются в теле, как в фильтре. Организм не может освободиться от тяжёлых металлов, так как они прочно связываются с белками. Биоаккумуляция усугубляется в пищевой цепи, и организмы, находящиеся на вершине пищевой пирамиды, имеют самые высокие дозы ядохимикатов. Эта доза может стать в сто тысяч раз выше, чем во внешней среде. Такое накопление вещества при прохождении через пищевую цепь называют биоконцентрированием. Эти процессы трудно заметить на ранних стадиях до достижения опасного уровня. При достижении опасного уровня практически невозможно исправить ситуацию.

Одними из важнейших загрязнителей среды являются соединения азота, поступающие в воздух, воду, почву. Медико–экологическую проблему составляют нитраты, нитриты, которые способствуют развитию многочисленных заболеваний.

Состав сточных вод и основные методы их очистки

Водоотводящие системы и сооружения - это один из видов инженерного

оборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и производственных зданий, обеспечивающих необходимый санитарно-гигиенические условия труда, быта и отдыха населения. Системы водоотведения и очистки состоят из комплекса оборудования, сетей и сооружений, предназначенных для приема и удаления по трубопроводам бытовых производственных и атмосферных сточных вод, а также для их очистки и обезвреживания перед сбросом в водоем или утилизацией.

Объектами водоотведения являются здания различного назначения, а также вновь строящиеся, существующие и реконструируемые города, поселки, промышленные предприятия, санитарно-курортные комплексы и т.п.

Сточные воды -это воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц.

В зависимости от происхождения вида и состава сточные воды подразделяются на три основные категории: бытовые (от туалетных комнат, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц; они поступают от жилых и общественных зданий, а также от бытовых помещений и промышленных предприятий); производственные (воды, использованные в технологических процессах, не отвечающие более требованиям, предъявляемым к их качеству; к этой категории вод относят воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых); атмосферные (дождевые и талые; вместе с атмосферными отводятся воды от полива улиц, от фонтанов и дренажей).

В практике используется также понятие городские сточные воды, которые представляют собой смесь бытовых и производственных сточных вод. Бытовые, производственные и атмосферные сточные воды отводятся как совместно, так и раздельно. Наиболее широкое распространение получили общесплавные и раздельные системы водоотведения. При общесплавной системе все три категории сточных вод отводятся по одной общей сети труб и каналов за пределы городской территории на очистные сооружения. Раздельные системы состоят из нескольких сетей труб и каналов: по одной из них отводятся дождевые и незагрязненные производственные сточные воды, а по другой или по нескольким сетям - бытовые и загрязненные производственные сточные воды.

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные смеси, содержащие примеси органического и минерального происхождения, которые находятся в нерастворенном, коллоидном и растворенном состоянии. Степень загрязнения сточных вод оценивается концентрацией, т.е. массой примесей в единицу объема мг/л или г/куб. м. Состав сточных вод регулярно анализируется. Проводятся санитарно-химические анализы по определению: величины ХПК (общая концентрация органических веществ); БПК (концентрация органических соединений, окисляемых биологическим путем) ; концентрация взвешенных веществ; активной реакции среды; интенсивности окраски; степени минерализации; концентрации биогенных элементов (азота, фосфора, калия) и др. Наиболее сложны по составы сточные воды промышленных предприятий. На формирование производственных сточных вод влияет вид перерабатываемого сырья, технологический процесс производства, применяемые реагенты, промежуточные изделия и продукты, состав исходной воды, местные условия и др. Для разработки рациональной схемы водоотведения и оценки возможности повторного использования сточных вод изучается состав и режим водоотведения не только общего стока промышленного предприятия, но также сточных вод от отдельных цехов и аппаратов. Помимо определения основных санитарно-химических показателей в производственных сточных водах определяются концентрации специфических компонентов, содержание которых предопределяется технологическим регламентом производства и номенклатурой применяемых веществ. Поскольку производственные сточные воды представляют собой наибольшую опасность для водоемов, мы рассмотрим их более подробно.

Производственные сточные воды делятся на две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно чистые). Загрязненные производственные сточные воды подразделяются на три группы:

загрязненные преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности; заводы по производству кислот, строительных изделий и материалов, минеральных удобрений и др.);

загрязненные преимущественно органическими примесями (предприятия мясной, рыбной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной, микробиологической, химической промышленности; заводы по производству каучука, пластмасс и др.);

загрязненные минеральными и органическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности; заводы по производству сахара, консервов, продуктов органического синтеза и др.).

Кроме вышеуказанных 3 групп загрязненных производственных сточных вод имеет место сброс нагретых вод в водоем, что является причиной так называемых тепловых загрязнений.

Производственные сточные воды могут различаться по концентрации загрязняющих веществ, по степени агрессивности и т.д.

Состав производственных сточных вод колеблется в значительных пределах, что вызывает необходимость тщательного обоснования выбора надежного и эффективного метода очистки в каждом конкретном случае.

Получение расчетных параметров и технологических регламентов обработки сточных вод и осадка требуют весьма продолжительных научных исследований как в лабораторных, так и полупроизводственных условиях.

Количество производственных сточных вод определяется в зависимости от производительности предприятия по укрупненным нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности. Норма водопотребления - это целесообразное количество воды, необходимого для производственного процесса, установленная на основании научно обоснованного расчета или передового опыта. В укрупненную норму водопотребления входят все расходы воды на предприятии. Нормы расхода производственных сточных вод применяют при проектировании вновь строящихся и реконструкции действующих систем водоотведения промышленных предприятий. Укрупненные нормы позволяют дать оценку рациональности использования воды на любом действующем предприятии.

В составе инженерных коммуникаций промышленного предприятия, как правило, имеется несколько водоотводящих сетей. Незагрязненные нагретые сточные воды поступают на охладительные установки (брызгальные бассейны, градирни, охладительные пруды) , а затем возвращаются в систему оборотного водообеспечения. Загрязненные сточные воды поступают на очистные сооружения, а после очистки часть обработанных сточных вод подается в систему оборотного водообеспечения в те цеха, где ее состав удовлетворяет нормативным требованиям.

Эффективность использования воды на промышленных предприятиях оценивается такими показателями, как количество использованной оборотной воды, коэффициентом ее использования и процентом ее потерь.

Для промышленных предприятий составляется баланс воды, включающий расходы на различные виды потерь, сбросы и добавление компенсирующих расходов воды в систему.

Проектирование вновь строящихся и реконструируемых систем водоотведения населенных пунктов и промышленных предприятий должно осуществляться на основе утвержденных в установленном порядке схем развития и размещения отрасли народного хозяйства, отраслей промышленности и схем развития и размещения производительных сил по экономическим районам. При выборе систем и схем водоотведения должна учитываться техническая, экономическая и санитарная оценки существующих сетей и сооружений, предусматриваться возможность интенсификации их работы.

При выборе системы и схемы водоотведения промышленных предприятий необходимо учитывать:

1) требования к качеству воды, используемой в различных технологических процессах;

2) количество, состав и свойства сточных вод отдельных производственных цехов и предприятия в целом, а также режимы водоотведения;

3) возможность сокращения количества загрязненных производственных сточных вод путем рационализации технологических процессов производства;

4) возможность повторного использования производственных сточных вод в системе оборотного водообеспечения или для технологических нужд другого производства, где допустимо применять воды более низкого качества;

5) целесообразность извлечения и использования веществ, содержащихся в сточных водах;

6) возможность и целесообразность совместного отведения и очистки сточных вод нескольких близко расположенных промышленных предприятий, а также возможность комплексного решения очистки сточных вод промышленных предприятий и населенных пунктов;

7) возможность использования в технологическом процессе очищенных бытовых сточных вод;

8) возможность и целесообразность использования бытовых и производственных сточных вод для орошения сельскохозяйственных и технических культур;

9) целесообразность локальной очистки сточных вод отдельных цехов предприятия;

10) самоочищающую способность водоема, условия сброса в него сточных вод и необходимую степень их очистки;

11) целесообразность применения того или иного метода очистки.

При вариантном проектировании водоотводящих систем и очистных сооружений на основании технико-экономических показателей принимается оптимальный вариант.

Выпуск сточных вод в водоемы

Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод изменяются физические свойства воды (повышается температура, уменьшается прозрачность, появляются окраска, привкусы, запахи) ;на поверхности водоема появляются плавающие вещества, а на дне образуется осадок; изменяется химический состав воды(увеличивается содержание органических и неорганических веществ, появляются токсичные вещества, уменьшается содержание кислорода, изменяется активная реакция среды и др.) ;изменяется качественный и количественный бактериальный состав, появляются болезнетворные бактерии. Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого, а часто и для технического водоснабжения; теряют рыбохозяйственное значение и т.д.

Общие условия выпуска сточных вод любой категории в поверхностные водоемы определяются народнохозяйственной их значимостью и характером водопользования. После выпуска сточных вод допускается некоторое ухудшение качества воды в водоемах, однако, это не должно заметно отражаться на его жизни и на возможности дальнейшего использования водоема в качестве источника водоснабжения, для культурных и спортивных мероприятий, рыбохозяйственных целей.

Наблюдение за выполнением условий спуска производственных сточных вод в водоемы осуществляется санитарно-эпидемиологическими станциями и бассейновыми управлениями.

Нормативы качества воды водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования устанавливают качество воды для водоемов по двум видам водопользования: к первому виду относятся участки водоемов, используемые в качестве источника для централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности; ко второму виду - участки водоемов, используемые для купания, спорта и отдыха населения, а также находящиеся в черте населенных пунктов.

Отнесение водоемов к тому или иному виду водопользования проводится органами Государственного санитарного надзора с учетом перспектив использования водоемов.